Микровинты медицинского оборудования демонстрируют различные виды отказов, каждый из которых имеет разные основные причины. К основным типам относятся следующие пять категорий:
1. Износ
Износ — это распространенный вид отказа, характеризующийся постепенной потерей материала с рабочих поверхностей штампа (например, режущей кромки пуансона, полости штампа), что приводит к снижению точности размеров и появлению царапин или заусенцев на поверхности заготовки.
Условия сильного трения: во время процесса растяжения относительное скольжение между матрицей и заготовкой создает сильное трение. Недостаточная смазка (например, высыхание смазки, неправильный выбор смазки) или неправильные методы смазки (например, неспособность покрыть критические зоны контакта) ускорят абразивный износ.
Недостаточная твердость материала: сталь штампа не прошла достаточную закалку или отпуск, в результате чего твердость поверхности становится ниже твердости материала заготовки (например, при растяжении высокопрочных стальных пластин недостаточная твердость штампа приводит к легкому износу).
Дефекты обработки поверхности: Недостаточная толщина слоя азотирования, отслоение покрытия или неравномерность слоя цементации приводят к потере защиты поверхности штампа.
Неподходящая конструкция зазора. Недостаточный зазор между пуансоном и штампом увеличивает контактное давление и площадь трения, что усугубляет износ.
2. Усталостное разрушение. При циклическом нагружении на поверхности или внутри формы могут возникать микротрещины, постепенно увеличивающиеся до разрушения. Это обычно наблюдается в областях концентрации напряжений, таких как основание пуансона и скругление матрицы.
Концентрация напряжений. Острые углы, небольшие скругления и канавки в конструкции формы легко становятся точками концентрации напряжений, действуя как точки зарождения трещин.
Неправильная термическая обработка: Чрезмерное остаточное напряжение после закалки или недостаточного отпуска увеличивает хрупкость материала.
Колебания нагрузки: неравномерная толщина материала заготовки и нестабильная скорость растяжения вызывают нестабильное напряжение в форме, ускоряя распространение усталостных трещин.
Дефекты материала: включения, пористость и другие внутренние дефекты в стали литейной формы легко вызывают возникновение трещин.
3. Пластическая деформация. Деформация рабочих частей пресс-формы (например, изгиб пуансона, расширение отверстия штампа, разрушение полости) приводит к размерным отклонениям заготовки.
Недостаточная прочность материала: штампованная сталь имеет низкий предел текучести и не может выдерживать растягивающие нагрузки.
Чрезмерная рабочая температура: теплота трения, образующаяся во время растяжения, повышает температуру матрицы (особенно при растяжении высокоуглеродистой стали или толстых листов), вызывая размягчение материала.
Перегрузка: Растягивающее давление превышает предел несущей способности материала штампа (например, неверные настройки параметров оборудования).
Дефекты термообработки: Недостаточная закалочная твердость или чрезмерно высокая температура отпуска приводят к снижению твердости и прочности материала.
4. Выкрашивание и разрушение. Внезапная поломка режущей кромки штампа или локализованных участков часто происходит под ударными нагрузками, что обычно наблюдается в штампах с тонкими краями или штампах, изготовленных из хрупких материалов.
Высокая хрупкость материала: штамповая сталь не прошла надлежащий отпуск (например, высокоуглеродистая инструментальная сталь, не подвергнутая отпуску после закалки), или использовались хрупкие материалы (например, нелегированная углеродистая инструментальная сталь).
Дефекты конструкции: режущая кромка слишком тонкая, радиус перехода слишком мал или стенка полости слишком тонкая.
Неправильная установка и регулировка. Плохое выравнивание матрицы приводит к неравномерной нагрузке, а ослабленные крепежные болты могут стать причиной ударов.
Аномалии заготовки: В заготовке присутствуют твердые частицы (например, оксидная окалина, включения), которые воздействуют на режущую кромку штампа.
5. Коррозионный отказ
Поверхность пресс-формы подвергается коррозии в результате химических или электрохимических процессов, что проявляется в виде пятен ржавчины, точечной коррозии или шелушения поверхности, что влияет на точность и срок службы.
Факторы окружающей среды: влажная производственная среда или материалы, вызывающие коррозию растягиваемого материала (например, нержавеющая сталь, алюминиевый сплав); Коррозия смазочных материалов. Некоторые смазочные материалы содержат кислотные компоненты (например, остатки смазочно-охлаждающей жидкости), которые могут вызвать коррозию поверхности формы при длительном контакте; Плохая коррозионная стойкость материала: Сталь пресс-формы не прошла антикоррозионную обработку (например, хромирование, азотирование) или выбранная сталь имеет недостаточную коррозионную стойкость.
